Segundo viaje a América
A principios de septiembre de 1845 los Lyell emprendieron su segundo viaje a América. Desembarcaron en Boston y se dirigieron al norte, realizando los primeros trabajos de campo en New Hampshire y Maine. El 21 de octubre comenzó su segundo ciclo de Conferencias Lowell, con mayor éxito aún que el primero. En la primera charla explicó su concepto de uniformismo y el tema de la extinción de las especies, que continuó en la segunda hablando sobre los fósiles de mastodontes. La tercera y la cuarta las dedicó a las glaciaciones y a los efectos de los glaciares. En las siguientes disertó sobre la distribución geográfica de los mamíferos terrestres y las características de las faunas fósiles y actuales de Sudamérica y Australia. En las últimas trató los distintos factores que intervienen en el clima de las distintas zonas del globo.
Durante esas seis semanas en Boston a los Lyell les llamó la atención el contraste entre el analfabetismo de los abundantes inmigrantes irlandeses y la sólida cultura de los obreros yanquis. Percibieron también el mayoritario apoyo del pueblo a la independencia de Irlanda. Aunque ya lo habían experimentado en su primer viaje, les seguía sorprendiendo la democrática igualdad en las formas de trato entre las distintas clases sociales, así como la falta de ostentación de las familias ricas. En diciembre iniciaron su viaje hacia el sur, haciendo breves escalas en Nueva York, Filadelfia y Richmond. En Charleston Lyell tuvo ocasión de conversar con John Bachman, quien conjuntamente con John Audubon, había publicado entre 1845 y 1854 una extensa obra en varios volúmenes sobre los mamíferos de Norteamérica, recogiendo más de doscientas especies, dos tercios de las cuales no habían sido descritas. Prosiguieron hacia Savannah, donde estuvieron recolectando conchas fósiles en Skiddaway Island.
Volvieron a recorrer, como en su primer viaje, las llanuras costeras de Georgia y las sucesivas terrazas que se encontraban tierra adentro. Pueblos como Macon, Augusta y Columbus se habían levantado en los límites entre las llanas formaciones costeras del Terciario o del Cretácico y las tierras altas graníticas. Entraron en Alabama por Montgomery, en cuyas cercanías Lyell observó lechos de grava suelta de 30 pies de espesor que se alternaban con otros de arcilla roja y arena que contenían conchas fósiles del Cretácico. Bajaron en vapor por el río Alabama hasta Mobile, aprovechando las escalas para recolectar fósiles en las riberas escarpadas. Expertos locales lo llevaron a visitar los terrenos donde se había encontrado partes del esqueleto de una ballena fósil, Zeuglodon cetoides. El estrato encima de los restos era caliza nummulítica, que Lyell dató como del Eoceno superior, contra la idea habitual de que pertenecía al Cretácico. En Tuscaloosa comprobó que los yacimientos de carbón eran una formación del carbonífero, prolongación de la de los Apalaches. De inmediato escribió un artículo que envió al American Journal of Science.
Lyell tenía gran interés en recorrer el valle del Missisipi y estudiar el delta. Desde New Orleáns descendió hasta Balize, en la desembocadura del río en el Golfo de México, constatando cómo en una orilla los árboles iban colonizando los sedimentos nuevos, mientras en la otra el agua iba sepultando los existentes. Consultando mapas antiguos e investigando sobre el terreno llegó a la conclusión de que el delta era tan antiguo como el propio río y que se había formado muy lentamente a lo largo de un tiempo inmenso, que dató como mínimo en cien mil años. En su primera escala río arriba, en los acantilados cercanos a Port Jackson, Lyell comprobó que el delta había estado sometido a períodos de subsidencia y levantamiento de hasta 150 pies. La siguiente escala fue Natchez, que se levanta en una planicie de marga de gran extensión, con múltiples barrancos estrechos y profundos excavados por las corrientes de agua; allí estuvo examinando los estratos de los acantilados ribereños. Continuaron viaje hasta Nuevo Madrid, Missouri, para examinar los efectos de los terremotos acaecidos en 1811-12. Pudo ver un lago vaciado, extensa fisuras y áreas hundidas que se habían convertido en lagunas, pantanos y marismas, ricas en vegetación y fauna.
Allí se embarcaron, subiendo por el río Ohio hasta New Harmony, Indiana, donde veinte años atrás el socialista utópico galés Robert Owen había establecido su comunidad New Harmony, pronto fracasada. Lyell quería visitar el museo geológico y mineralógico de David Dale Owen, hijo de Robert. En su compañía visitó un estrato carbonífero en el que abundaban tocones fósiles. La próxima estación fue New Albany, bajo las cataratas del Ohio, que habían sido un arrecife de coral durante el Devónico. Desde ahí navegaron por el Ohio hasta Louisville y Cincinatti, donde pudieron visitar a las amistades que había hecho durante su primer viaje y el nuevo observatorio astronómico. En Pittsburg Lyell examinó los extensos yacimientos de carbón que estaban convirtiendo la ciudad en el centro de la industria del acero. Expertos locales lo llevaron a ver las huellas de un reptil gigante del carbonífero, que él consideró auténticas, lo que restaba credibilidad a la hipótesis de Brongniart sobre una atmósfera irrespirable en ese período, por su abundancia en dióxido de carbono.
Cruzaron los escarpados bosques de los Alleghenys y tras unos días de descanso en Filadelfia se dirigieron a Virginia, donde Lyell estudió el lecho de carbón oolítico y las formaciones del Terciario. Durante algunos días, en las cercanías de Albany, estuvo recorriendo los estratos tacónicos con James Hall y Ebenezer Emmons, que polemizaban acerca de si era una formación del Silúrico o aún más antigua. Tras embalar una buena cantidad de cajas de fósiles, los Lyell dieron por concluido su viaje de nueve meses regresando desde Boston a Liverpool en junio de 1846.